脉冲微束等离子弧焊用于波纹管的焊接

重离子回旋加速器、正负离子对撞机和同步辐射实验室中,大量的波纹管组件需要焊接,其中焊缝总长度最长达230米左右。波纹管由0.2毫米的1Cr18Ni9Ti板材冲压成形。采用脉冲微束等离子弧焊     

高频脉冲微束等离子弧焊电源的研制

设计了比较理想的高频脉冲微束等离子弧焊电源控制电路,分析了该电路的组成和工作原理。试验结果表明,该电源具有良好的动特性和静特性,电弧稳定,操作简单,能很好地满足微束等离子弧焊的要求。     

脉冲微束等离子弧焊工艺及设备的研究

微束等离子弧焊在近十年中得到了愈来愈广泛的应用与发展,我国在伟大的无产阶级文化大革命运动的推动下也取得了不少进展,有的工厂已经把这种工艺运用于实际生产之中。国外对这种工艺方法也颇为重视,定型设备大量涌现,最近几年中又研制了脉冲微束等离子焊机和用于轻合金焊接的交流微束等离子焊机。这样,各种金属材料的薄件和箔材都能得到满意的焊接质量,突破了薄件焊接的困难。     

脉冲微束等离子弧焊电弧的光辐射强度变化规律

为了研究脉冲微束等离子弧焊电弧光辐射强度在不同脉冲参数下的变化规律,采用高速摄影技术采集不同脉冲参数下脉冲微束等离子弧焊电弧的光辐射图像信息,通过光辐射强度的灰度值计算,提取电弧中心轴线上的光辐射强度灰度值分布进行分析。研究结果表明,微束等离子弧焊电弧的中心轴线上光辐射强度的分布呈"双峰状",并且脉冲参数(基值电流、峰值电流、占空比、频率)对电弧中心轴线上的光辐射强度的大小和分布都会产生影响。     

脉冲微束等离子弧焊电弧的能量分布特征

为了研究脉冲微束等离子弧焊电弧在不同脉冲电流参数下的上升沿和下降沿过程中能量分布特征及其动态变化规律,采用高速摄像机对不同脉冲参数下的脉冲微束等离子弧焊的动态电弧进行瞬时捕捉拍摄。通过对光辐射强度的分析,将微束等离子弧电弧划分为靠近喷嘴的高亮区,靠近工件的次高亮区和两者之间的低亮区,并在此基础上讨论脉冲参数对电弧的能量分布及其动态分布特征的影响规律。研究结果表明:影响电弧三个特征区域亮度变化的脉冲参数主要有峰值电流、基值电流、占空比以及频率。峰值电流越大,占空比越小,频率越大,近峰值电流时刻电弧三个特征区域的亮度越亮,而近基值电流时刻电弧三个特征区域的亮度变化要考虑热滞后性的影响。     

不锈钢保温瓶壳纵缝脉冲微束等离子弧焊

本文介绍厚0.3～0.41mm不锈钢保温瓶壳纵缝脉冲微束等离子弧焊接的平具、焊接参数选择及接头性能。     

超薄板脉冲微束等离子弧焊温度场动态分布特征及成形控制

在模拟计算100 μm超薄不锈钢板脉冲微束等离子弧焊过程的基础上,研究了实际热源动态脉冲加载下的熔池温度场动态过程及脉冲参数对该动态过程的影响机制;研究了脉冲参数对焊缝成形的影响,对模拟计算的结果进行验证,并探讨了脉冲参数和焊接速度的匹配与焊缝成形特征的关系. 结果表明,超薄板脉冲微束等离子弧焊接的温度场变化具有周期性的波动特征和惯性特征,脉冲频率越高或基值电流/峰值电流之比较小,温度场变化的波动幅度也越大,其相对于脉冲电流变化的惯性也越大;脉冲电流下的焊缝成形有连续和不连续两种形式,这与焊接速度、峰值电流作用时的焊缝长度、脉冲频率三者之间的匹配有关;模拟计算的熔池最高温度超过熔点的持续时间与脉冲周期的比值结果较好地解释了试验得到的焊缝成形的连续程度.     

微束等离子弧焊变极性电源

介绍了微束等离子弧焊变极性电源的工作原理,研制的电源不人有电流极性比可调和方波交流频率可调的功能,而且还具有正、负半波电流幅值独立可调和交流载波焊接的功能,输出焊接电流２～６０Ａ,适合地铝合金薄板的焊接。     

直九飞机薄壁进气道的高频脉冲微束等离子弧焊

采用高频脉冲微束等离子弧焊接直九飞机薄壁进气道的纵缝对接接头，提高进气道的纵缝焊接质量和产品合格率，得到了满意的结果。     

脉冲微束等离子弧焊电弧的光辐射强度动态分布特征

通过研究了脉冲微束等离子弧焊电弧中心轴线上光辐射强度在不同脉冲参数下的动态分布.试验结果表明,微束等离子弧焊电弧沿电弧中心轴线的光辐射强度分布呈“双峰状”,其分布特征及其动态变化在很大程度上受到了脉冲参数（基值电流,峰值电流,占空比,频率）的影响,并且这种影响随着脉冲参数的变化呈现出不同程度的“热惯性”.     

飞机发动机滤油网组件的高频脉冲微束等离子弧焊

采用高频脉冲微束等离子弧接飞机发动机滤油网组件的端接接头，提高端接接头焊接质量和产品合格率，得到了满意的结果，文中介绍了焊接夹具，焊枪，行走机构及焊接工艺。     

100μm超薄不锈钢板脉冲微束等离子弧焊成形机理

针对100μm超薄不锈钢板的脉冲微束等离子弧焊接,研究焊缝中心不同位置焊接热循环的动态变化机理以及脉冲参数对该动态变化的影响,结合试验获得的不同脉冲参数下的焊缝形貌,探讨焊缝成形与焊接热循环动态变化之间的关系.结果表明,在4个脉冲参数的不同组合下,可形成5种不同的焊缝形貌;频率的增加或基值电流/峰值电流之比的增加,均使...     

微束等离子弧焊三维焊接堆垛过程塌陷

采用搭建的三维运动平台对微束等离子弧焊三维焊接堆垛过程中收弧位置塌陷问题进行了研究,利用CCD相机实时跟踪拍摄整个三维焊接堆垛过程,在此基础上分析了堆垛过程中的熔池流动和熔滴过渡变化,并分析了熔池所受作用力及焊接工艺参数对塌陷的影响.结果表明,收弧位置堆垛墙体下塌是由于被挤压到熔池尾部的液态金属来不及回流以及焊丝最后的熔滴未过渡到熔池中导致填充金属不足、熔覆金属的流淌造成的,且随着堆垛墙体收弧端的下塌量累积,熔滴不能稳定过渡到熔池中,进一步加剧了堆垛墙体在收弧端的塌陷,从而使得三维焊接堆垛过程难以继续.     

微束等离子弧焊电弧温度场的数值模拟

建立了微束等离子弧三维有限元模型,考虑了阴极钨棒以及喷嘴的约束,采用ANSYS软件对微束等离子弧的温度场进行了数值模拟,比较了不同焊接电流以及不同阴极端面形状对电弧温度场的影响,并通过光谱检测计算对电弧端面温度场分布进行了试验验证。研究结果表明,在焊接电流为2 A,离子气体流量0.5 L/min的工艺条件下,微束等离子弧焊时在靠近阴极端部电弧的温度达到了15 000 K,电弧端面温度场的光谱检测计算结果与模拟结果一致;在电流较大以及阴极端面较小的情况下,微束等离子弧的最高温度得到了提高。     

微束等离子弧焊电源的Saber仿真研究

小电流稳定性对微束等离子弧焊工艺至关重要,微束等离子孤焊一个显著的特点是小电流焊接,焊接电流可以达到0.05 A.当在小电流下焊接时,保持电孤稳定燃烧,对微束等离子弧焊电源提出了很高的要求.微束等离子弧焊的电源特性直接关系到微束等离子弧焊焊接工艺的好坏.针对晶体管微束等离子电源,采用Saber软件进行了仿真研究.内容包括微束等离子弧焊电源的主电路和反馈控制电路模型的建立,对晶体管微束等离子弧焊电源的电源特性(主电路开环特性、电源系统闭环控制特性),仿真分析了电源输出纹波等,探讨了电源小电流输出稳定性.     

微束等离子弧焊焊接不锈钢筛网的研究

不锈钢筛网是由不锈钢丝线编制而成,由于材料丝径细且界面多,焊接工艺上有一定的难度。TIG焊、激光焊、钎焊等焊接方法由于工艺、成本等原因都不是筛网焊接的最佳选择,而微束等离子弧焊具有拘束度高、能量密度高等特点,特别适合不锈钢筛网的焊接。实验中采用自主研制的微束等离子弧焊接系统,在主弧电流小于3A下,进行了不同焊炬高度和不同焊接速度的对接试验,最终取得了良好的不锈钢筛网焊接效果。在此基础上,分析了焊接速度和焊炬高度等因素对焊接质量的影响。     

微束等离子弧焊电弧多物理场耦合

对微束等离子弧焊电弧温度场、流场、电磁场、电弧压力场进行了计算分析.结果表明,轴向和径向温度分别随距钨棒端部和电弧轴中心距离的增加而降低;轴向流速经一段时间后趋于稳定,喷嘴内等离子体径向流速较喷嘴外小,且喷嘴内外流场方向相反;电磁力随距钨棒端面距离的增加而减小,喷嘴内较喷嘴外大,且喷嘴内外电磁力方向也不完全一样;阳极表面上的电弧压力远小于普通等离子弧焊的电弧压力.此外,各物理场之间相互耦合.高速摄影相机拍摄后经处理得到的电弧等灰度线分布与数值模拟轴向等温线分布趋势一致;三维动态光谱检测系统检测计算得到的径向温度分布与数值模拟得到的径向温度分布一致.     

基于电压最小原理的脉冲微束等离子弧焊电弧形态的动态平衡研究

脉冲参数对脉冲微束等离子弧形态及其动态变化有直接影响,电弧形态是焊接电弧内部物理过程变化的直接反映。针对不同脉冲参数下电弧形态及其动态变化的特征进行了研究,将电弧最小电压原理和电弧内部洛伦兹力与气体内压力之间的平衡过程相结合,揭示了电弧形态变化的本质原因。研究分析表明,电弧半径随电流增加而增加,随电流减小而减小。只有在洛伦兹力与气体内压力达到平衡后,电弧才处于稳定状态,此时电弧半径相对稳定并使弧柱沿长度方向的电场强度具有最小值。     

脉冲参数对超薄板脉冲微束等离子弧焊焊缝成形及焊接热输入的影响

通过实验和数值模拟方法研究基/峰值电流、脉冲频率和占空比对不锈钢超薄板脉冲微束等离子弧焊缝成形及焊接热输入的影响。结果显示,不同超薄板脉冲微束等离子弧焊脉冲参数下共会得到5种焊缝成形,分别为焊缝不连续型、焊缝连续但宽度不一致型、熔池重熔型、鱼鳞纹型和光滑连续型。通过减小基/峰值电流差值、增大占空比及增大脉冲频率,可以使得焊接热循环动态变化趋于平稳均匀,从而获得光滑连续的焊缝。     

旁路耦合微束等离子弧焊熔滴过渡特性分析

使用高速摄影采集不同旁路电流、送丝速度和离子气流量下旁路耦合微束等离子弧焊的熔滴过渡图像,研究了熔滴过渡过程,并采用静力平衡理论,分析了熔滴所受的主要作用力。结果表明,当焊接总电流一定时,随着旁路电流的增大熔滴过渡频率随之减小,熔滴尺寸随之增大,旁路电弧对熔滴过渡起阻碍作用;其它参数不变的情况下,熔滴过渡频率随送丝速度的增大先增大后减小,随离子气流量的增大而增大。当焊丝在等离子弧边缘熔化时,重力是促进熔滴过渡的主要作用力,且由于斑点力在水平方向上的分力大于电磁力在水平方向上的分力,熔滴呈排斥过渡;当焊丝在等离子弧中心熔化时,等离子流力是促进熔滴过渡的主要作用力。